汽車發(fā)動機翻轉拆裝臺架設計

德州科技職業(yè)學院2009級畢業(yè)論文說 明 書項目論證過程結論 一、緒論二、指導說明 三、總體設計方案 四、零件圖（一）此課題的研究目的發(fā)動機反轉試驗臺是發(fā)動機拆裝修理的最基本工具，其具有結構簡單，拆裝方便的特點，帶有萬向腳輪，便于移動，不僅可以減輕勞動者的工作強度，而且提高了生產(chǎn)率?？梢哉f發(fā)動機翻轉拆裝實驗臺既是汽車專業(yè)學生拆裝修理的專業(yè)工具，又是普通汽車行業(yè)的理想工具。為了方便學院拆裝發(fā)動機，減輕學生的勞動強度，我們設計了一種針對該發(fā)動機的翻轉拆裝實驗臺。（二）發(fā)動機翻轉臺架的發(fā)展概況1. 發(fā)動機翻轉架的歷史背景汽車和發(fā)動機的誕生都已有百年的歷史，尤其是二戰(zhàn)后汽車工業(yè)獲得了前所未有的發(fā)展，從而帶動了包括發(fā)動機誰及水平在內的一系列機械工業(yè)的進步。發(fā)動機翻轉架的功能也從過去的只具有單一的拆卸，組裝向檢測，調試等多任務，多功能轉化。以前國內的翻轉臺架是靠臂力驅動，機構陳舊，不省力。在實際應用中多有不便。在應用到汽車發(fā)動機拆裝的過程中，要求具備自鎖功能、360 旋轉、省力等多種作用。尤其是發(fā)動機實訓課的教學，是利用淘汰的汽車發(fā)動機，就地進行解體和組裝，或在功能單一的發(fā)動機翻轉架和工作臺上進行解體、組裝，即不能保證工件、工具、油、水不落地，達到衛(wèi)生清潔、確保安全、按時完成教學任務的基本要求，更談不上保證教學質量和嚴格的技術要求。另外，每個教學班40余名學生，一般僅有 12 名實習指導教師，投入兩臺實訓發(fā)動機，每臺發(fā)動機僅能供 3-5 名學生使用，大多數(shù)的學生無從插手，實訓形同走馬觀花，對實驗實訓來說不夠實用，因此引起人們對發(fā)動機翻轉臺架的關注和研究。2.發(fā)動機翻轉架的國內外現(xiàn)狀國內外對汽車發(fā)動機翻轉架功能的改造和技術提升并無大的進展，特別是對于實驗、 實訓教學來說不夠實用。適合汽車運用技術專業(yè)實訓教學的發(fā)動機翻轉架，應集發(fā)動機的 拆卸、組裝、調試、大修、起動、故障設置及診斷、排除、檢測等功能為一體。通過查找資料，集思廣益，我們研制開發(fā)了一種新型多功能發(fā)動機翻轉架。該翻轉架利用蝸輪蝸桿的減速原理和自鎖功能，以及萬向輪的多方位移動功能。發(fā)動機重力通過翻轉架殼體形成力的平衡，保證了翻轉架的穩(wěn)定性。其主要特點為：（1）發(fā)動機可沿軸向在 360。內任意翻轉，并可在任意位置鎖止：便于對發(fā)動機進行反復拆卸、組裝和調試工作。（2）在翻轉架上設置了發(fā)動機的所有輔助設施，實現(xiàn)了發(fā)動機大修、起動、故障設置及 診斷、排除等功能。（3）儀表箱不但將發(fā)動機機體以外的電氣集于一體，將各傳感器等主要電路呈現(xiàn)在面板上，還設有指示燈和診斷插孔，能夠直接觀察電路的通斷情況；與檢測設備連接后，可讀 取故障碼，方便了發(fā)動機故障的檢測。（4）儀表箱電路分三路通過車架穿壁與發(fā)動機連接，整齊美觀，便于拆裝。（5）翻轉架底部設置了油盤，克服了工件、工具、油、水落地的問題，保證了文明作業(yè) 和安全生產(chǎn)。（6）翻轉架上的萬向輪和定位螺釘實現(xiàn)了整體任意移動和定點作業(yè)的要求，同時方便了實驗室的調整。為了方便對發(fā)動機的解體、組裝和調 試，該翻轉架打破了旋轉軸兩點式支承的傳統(tǒng)設計，利用減速機輸出軸(80mm)懸臂承受發(fā) 動機的全部質量。根據(jù)大學生的平均身高(165m)及站立作業(yè)的要求，發(fā)動機曲軸中心線距地面的合理 高度應是 600800mm，我們選擇的高度為 615mm，是理想的作業(yè)高度。翻轉架的最高點儀 表箱頂面，在不影響翻轉架工作性能的前提下，應方便電路的連接和儀表的觀察，我們選擇的高度為 15m。翻轉架油盤的寬度應大于發(fā)動機的總長度，以保證水箱的安裝和風扇的正常運轉。我們設計的翻轉架總長度與要求的總長度相符。3.發(fā)動機翻轉架的發(fā)展趨勢發(fā)動機拆裝翻轉臺架的發(fā)展趨勢必然朝著更加人性化的方向發(fā)展。在修理中，為了節(jié)省更多的時間，獲取更多的利益，人們將會生產(chǎn)出更為合理操作更為方便的拆裝修理工具。設計和制造出更安 全、更便捷、更合理的發(fā)動機拆裝翻轉臺架是未來發(fā)展趨勢。翻轉臺架不僅應用于發(fā)動機拆裝的實驗室，還應用于更多的行業(yè)，如汽車輪胎制造企業(yè)用于汽車輪胎自動翻轉臺架。 發(fā)動機翻轉臺架的發(fā)展將作為一個標志，標志著我國制造業(yè)水平的發(fā)展程度的高低，具有很強的代表性。4.總結多功能發(fā)動機翻轉架與移動臺架配合使用，改變了就地或在工作臺上解體、組裝發(fā)動 機等不理想的實訓教學方式，解決了學生動手少、浪費師資和實訓場地緊缺的難題。由于多功能發(fā)動機翻轉架與移動臺架能夠自由移動，從而可以任意組合、調整實驗室，提高了發(fā)動機和移動臺架的利用率。使用多功能發(fā)動機翻轉架，可以方便地檢測、診斷、排除發(fā) 動機的各種故障，并能在教學中設置發(fā)動機故障和各種異響。在生產(chǎn)實際中，使用多功能 發(fā)動機翻轉架與移動臺架，避免了修理廠在發(fā)動機大修過程中重復吊裝和工作臺不能移動造成的誤工現(xiàn)象。這種新型發(fā)動機翻轉架保留了傳統(tǒng)固定式和移動式翻轉架的優(yōu)點，克服了其弊端，增加了翻轉架的功能，能夠完成發(fā)動機的全部實訓課題，實現(xiàn)了一機多用，并提高了汽車修理廠發(fā)動機大修作業(yè)的工作效率 發(fā)動機拆裝翻轉臺架是影響發(fā)動機產(chǎn)業(yè)制造的影響因素之一，而制造產(chǎn)業(yè)標志著一個 國家的綜合國力及技術水平。目前我國發(fā)動機翻轉臺架工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，但在整個設計制造水平和標準化程度上，與德國、美國、日本的發(fā)達國家相比還存在相當大的差距。因此大力發(fā)展制造產(chǎn)業(yè)是國家經(jīng)濟建設中所必須計劃到的。本次設計汽車發(fā)動機拆裝 翻轉臺架雖然不能為整個行業(yè)做出什么貢獻，但我希望能夠通過本次的設計，發(fā)現(xiàn)一些問題，提供一些有用的資料。（三）研究內容本課題主要研究了怎樣使發(fā)動機實現(xiàn)任意回轉和鎖止，并使發(fā)動機可停留鎖止在任何工作位置，以及怎樣實現(xiàn)翻轉架本身的移動和鎖止，用什么來支撐發(fā)動機，以及如何帶動發(fā)動機旋轉。（一）概述發(fā)動機翻轉拆裝臺架的性能與特點1. 結構簡單，拆裝方便的特點。2. 帶有橡膠輪，移動性好。3. 裝有銷，可以實現(xiàn)每60任意翻轉和自鎖。不僅可以減輕勞動者的工作強度，而且提高了生產(chǎn)率。4. 材料選用標準方鋼，支撐性好。5. 采用焊接連接，增強了支撐性和平穩(wěn)性。6. 不僅可以減輕勞動者的工作強度，而且提高了生產(chǎn)率。7. 進行發(fā)動機的基本操作和學習。8. 配套使用說明書及實訓指導書。9. 詳細見圖表2-1。（二）技術參數(shù) 螺栓：120x80mm方鋼：100x50mm外形：1400x700x780mm （三）主要配置組成1.發(fā)動機，翻轉架。2.卡盤，鎖緊，螺釘，u形鐵。（四）主要功能1適用于各類院校汽車專業(yè)學員實操技能的培訓考核。2可對發(fā)動機進行結構和控制系統(tǒng)的認識實訓。3可對發(fā)動機進行拆卸和裝配實訓，學員可在拆裝臺上進行發(fā)動機拆裝和修理的實操，拆裝中發(fā)動機可做軸60角度翻轉和鎖止。4.適合汽車發(fā)動機工作原理和機械結構的教學，直接展示發(fā)動機的工作過程，各部件的運轉，以及各部件的構造和安裝。5、便于闡明其機械結構和原理，并對學習汽車發(fā)動機的拆裝、檢修、判斷和排除機械故障的實踐，提供明確的標準參照物。（五）工藝1、支架：鋼結構經(jīng)噴烤漆工藝制作而成，安全可靠、堅固耐用。2、發(fā)動機附件完整,能以工作角度鎖止,萬向腳輪臺架,便于教學。（六）注意事項1.使用時需按照說明書的正確方法操作，調整。2.拆裝修理時需作60度翻轉。3.運轉過程中發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象及時停止操作并進行檢查，（七）實驗項目發(fā)動機翻轉拆裝操作演示轉動手柄，帶動鎖止裝置旋轉，使之發(fā)動機旋轉，鎖止裝置是每60度翻轉一次，方便使用。（八）相關產(chǎn)品發(fā)動機拆裝及翻轉架桑塔納2000 GSI電控發(fā)動機拆裝運行實訓臺自動變速箱附拆裝翻轉架豐田5A發(fā)動機附拆裝翻轉架電控發(fā)動機帶拆裝實訓臺(一)翻轉架的設計翻轉架的設計包括臺架的設計以及發(fā)動機的選擇。翻轉架的設計要充分考慮臺架質量分布均勻度，臺架穩(wěn)定性及運動件和固定件是否發(fā)生干涉等因素，下面對整個設計過程進行剖析。尺寸的確定主要依據(jù)發(fā)動機的外形尺寸，根據(jù)發(fā)動機的放置位置，放置方向，發(fā)動機上主要器件拆卸，能自鎖的銷的放置位置，放置方向這些因素來初步確定臺架的外廓尺寸。在布置時先確定銷的位置，通過確定銷的位置初步確定發(fā)動機的大體位置。當確定了發(fā)動機和銷的位置，就可以確定放置銷的臺架的大小和所需的剛度和強度。確定了各個器件的位置，然后再確定臺架的尺寸和連接方式。（二）臺架的設計臺架的主要功能是，支撐發(fā)動機，并使其每60度翻轉。臺架能對發(fā)動機啟動，發(fā)動機停止，緊急停止等進行手動控制。根據(jù)發(fā)動機的外形尺寸，質量要求，零件位置來選擇臺架，臺架與發(fā)動機之間需要進行設計，其特點有良好的穩(wěn)定性和足夠的強度來支撐發(fā)動機。臺架只需支撐發(fā)動機和銷，不需承受其他的外力所以只需滿足其強度要求。臺架的材料主要以方鋼為主，其材料不低于原材料的強度。采用焊接和螺栓連接，以達到良好的穩(wěn)定性和強度。采用橡膠輪，移動方便，同時還能減震。1臺架底座的尺寸確定及材料選擇臺架由發(fā)動機的尺寸確定為：長1400mm、寬700mm 如下圖所示：臺架底座材料選擇：根據(jù)發(fā)動機和零部件的重量初步定為100mm*50mm 壁厚為4mm的方形鋼管臺架底座受力分析：由分析得出底座在平衡狀態(tài)下個只受地面對其的支持力和在其表面上物體所給的壓力。詳見圖表3-1。即: F=G發(fā)動機+G支架 因發(fā)動機重量為150Kg，支架重約20Kg，取g=10N/Kg所以 F=150X10+20X10 =1700N2.臺架立柱的尺寸確定及材料選擇為符合工作需求及考慮到發(fā)動機的自身高度,立柱尺寸定為780mm。根據(jù)發(fā)動機及零部件的重量定為管徑78mm壁厚為2mm的圓形鋼管。3. 臺架立柱的受力分析 經(jīng)分析立柱僅受底座對其的支持力和發(fā)動機對其的壓力。 詳見圖表3-2。即： F=G發(fā)動機=1500N4.臺架的選材臺架的材料選用方鋼，其材料不低于原材料的強度，并且性能，價格均可行，臺架采用焊接連接，以保證強度和穩(wěn)定性能。方鋼的尺寸為：100x50MM。（三）卡盤的設計1.卡盤的尺寸及材料的選擇（1）為了使發(fā)動機固定穩(wěn)定，受其重量限制，選取長為250mm 寬為200mm 厚度為10mm 的鋼板來制作卡盤。（2）為了使結構穩(wěn)定我們選擇長200mm 寬40mm 厚5mm 的鋼板作為制作U形鐵的材料。2卡盤的設計方案為了與U型鐵相連接,在卡盤四角長30mm 寬60mm 處鉆孔徑為16mm的圓孔四個。U型鐵的間距設為16mm。3卡盤中螺柱的受力分析和校核卡盤中四個螺柱所處的位置可看作是四個懸臂梁，其受力分析為：解：取其中一處作為研究對象，列平衡方程式： Fy=0 FAy-F=O FAy=F 因為卡盤有四個螺柱共同起固定作用,所以可近似看為四個螺柱平均分擔發(fā)動機的重力, 即: F=G/4 =1500/4 =375N（一）卡盤詳見附錄圖表4-1。（二）鎖緊詳見附錄圖表4-2。（三）U形鐵詳見附錄圖表4-3。底座：1400x700MM F=1700N 立柱：780MMF=1500N方鋼：100x50MM卡盤：250x200x10MMU形鐵：200x40x5MMF=375N結論翻轉實驗臺是一個整體，復雜的結構雖然能提高試驗臺的支撐性和平穩(wěn)性，但也能提高加工設計成本。我們設計的翻轉拆裝臺架結構簡單，使用靈活，帶萬向腳輪可隨意移動。另外翻轉臺架還要求實現(xiàn)每60任意翻轉和任意定位，由于可參考的資料很少，因此我們參考了網(wǎng)上搜索的一些發(fā)動機翻轉實驗臺的外形圖片，然后根據(jù)禚老師的指導分析設計了內部構造，在這次畢業(yè)設計過程中，我們也發(fā)現(xiàn)了自己的不足，沒有合理安排好時間。作為整組的畢業(yè)設計，沒有明確安排好個人的任務分工，因此在設計過程中有些手忙腳亂的跡象，而且由于分工問題，把重要的時間浪費在一些瑣碎的事情上，例如購買材料，計算剛才的截取尺寸等等，以至于完成畢業(yè)設計的時間比計劃中的要延遲了一些。雖然有些遺憾，但是令我們高興的是設計終于如期完成，從一開始的一片茫然到如今的實物，圖幅成形，小組的每個人都付出了一定的心血，這些泡在車間和圖書館的時間沒有白費，我們終于做出了我們整組人的心血結晶。附錄（一）2-1 發(fā)動機翻轉臺架（二）3-1 臺架底座受力圖（三）3-2臺架立柱受力分析圖（四）4-1卡盤（五）4-2鎖緊（六）4-3U形鐵（七）三視圖參考文獻1王三民.機械設計計算手冊M.北京:化學工業(yè)出版社,2009:2-6.2王金.機械設計基礎M.遼寧:東北工學院出版社,1987,（0）:21-22.3吳宗澤,高志.機械設計M.北京:高等教育出版社,2009:3-9. 4成小英,高燕,宋曉.AutoCAD 2007 機械設計基礎與范例教程M.中國電力出版社,2007,(1):9-16.5機械設計手冊委員會.機械設計手冊 i 減速器變速器M.機械工業(yè)出版社,2007,(02):5-9. 6 吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊M.北京:高等教育出版社,2006:15-25. 7朱孝錄.機械傳動設計手冊M.北京:電子工業(yè)出版社,2007:7-7. 8陳秀寧,施高義.機械設計課程設計M.浙江大學出版社,2002,(0):7-13. 910致謝為期一個月的畢業(yè)設計結束了本論文是在禚老師的悉心指導下完成的。禚老師作為一名優(yōu)秀的、經(jīng)驗豐富的教師，具有豐富的知識和經(jīng)驗，在整個論文實驗和論文寫作過程中，對我們進行了耐心的指導和幫助，提出嚴格要求，引導我們不斷開闊思路，為我們答疑解惑，鼓勵我們大膽創(chuàng)新，使我們在這一段寶貴的時光中，既增長了知識、開闊了視野、鍛煉了心態(tài)，又培養(yǎng)了良好的實驗習慣和科研精神。從臺架的選擇到零部件的組裝焊接，禚老師給予我們很大的指導和幫助，甚至親自下車間幫我們焊接零部件，在整個設計過程中，禚老師給予的幫助是極大的。在此，我向我們的指導老師表示最誠摯的謝意！在論文即將完成之際，我的心情久久無法平靜，從開始選題到順利論文完成，有不知多少多少可敬的師長、同學、朋友給了我無數(shù)的幫助。感謝德州科技職業(yè)學院機電系系提供的車間材料和器械，感謝機電系全體老師給予我豐富的專業(yè)知識和各個方面的關心和幫助，感謝學院圖使館豐富的藏書資料，感謝小組長的認真負責，感謝合作組員的熱心協(xié)助。同時也要感謝機電系09級二班全體同學，正是由于你們的幫助和支持，我們才能一個一個克服困難、解明疑惑，直至本文順利完成，在這里請接受我們誠摯的謝意！最后我們還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們！由于我們所學的知識有限，所以在設計中難免會有疏漏和不足，希望老師批評指正，在此表示感謝！20德州科技職業(yè)學院機電工程系